東孟姜女河治理工程地質(zhì)條件與評價

高占彩

(封丘縣大功辛莊灌區(qū)事務(wù)中心，河南 新鄉(xiāng) 453300)

1 工程概況

東孟姜女河自西南向東北穿過新鄉(xiāng)縣、衛(wèi)濱區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)、紅旗區(qū)、牧野區(qū)、衛(wèi)輝市等縣市，在衛(wèi)輝境內(nèi)入衛(wèi)河，沿途多條支流匯入，是新鄉(xiāng)市一條較大河流，入衛(wèi)河樁號為46+600(零樁號位于新鄉(xiāng)縣合河閘)，全長52.48 km，主要走向為西南至東北，流域面積468.50 km2。經(jīng)過多方案比較，確定工程治理方案：治理段全段按照5年一遇除澇標(biāo)準進行河道清淤疏浚。該項目工程治理范圍為：從衛(wèi)輝市大任莊生產(chǎn)橋下游樁號14+395至賈屯排入口樁號33+053處，治理段河道總長度為18.66 km，地理位置北緯35°21′11″～ 35°14′16″，東經(jīng)114°00′03″～113°53′14″。

2 工程區(qū)氣象、水文特征

東孟姜女河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，半濕潤易旱地區(qū)，春季干旱風(fēng)沙多，夏季炎熱雨量大，秋高氣爽季節(jié)短，冬季寒冷雨雪少。受季風(fēng)環(huán)流的影響，降水量隨季節(jié)變化特征明顯，降雨不僅年際變幅大，6—9月份降雨占全年降雨的70%左右，年降水量569.30～604.00 mm。

3 項目區(qū)地質(zhì)條件及評價

3.1 項目區(qū)地質(zhì)條件

此次對東孟姜女河流域內(nèi)樁號14+395～33+053兩岸堤防地基進行勘探，最大揭露深度為15.00 m，堤基土質(zhì)均為第四系沉積物。

地層巖性15.00 m內(nèi)以填土、中粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)沙壤土和砂土為主。

河床巖性以重粉質(zhì)沙壤土為主，局部為重粉質(zhì)壤土，均為細粒土，松散～稍密狀，為河床沖積物，易于實施清淤疏浚工程。

項目區(qū)地處黃河沖積平原的中上部，由黃河故道和泛流平地組成，屬平原地形，地勢由西南向東北傾斜。地勢總特點是西南高、東北低，地面高程68.20～74.60 m，地形略有起伏。

在河道兩側(cè)進行了踏勘，巖性主要以中粉質(zhì)壤土為主，輕粉質(zhì)壤土次之。在河道兩側(cè)共取散裝樣3組，試驗項目有顆分、液塑限試驗、擊實、固結(jié)、直剪以及化學(xué)分析，試驗成果統(tǒng)計見表1。

表1 土料主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計表

從3組試驗的結(jié)果看，料場土樣的黏粒含量在12.20%～17.60%之間，統(tǒng)計的算術(shù)平均值為14.90%；塑性指數(shù)在7.50%～9.40%之間，平均值8.70%；擊實試驗的最大干密度值在1.69～1.75 g/cm3之間；最優(yōu)含水率在17.00%～19.30%之間。

3.2 項目區(qū)地質(zhì)評價

3.2.1 各層土壓縮性評價

第①層，填土(Q4ml)：該層在河道沿線兩側(cè)均有分布，由堤身土和素填土組成，其成分以輕粉質(zhì)壤土為主，中粉質(zhì)壤土次之。堤身土灰黃色、褐黃色，稍濕，稍密，含植物根系；素填土灰黃色，不均勻，稍濕，稍密，局部含少量碎磚屑等。層底埋深及厚度0.30～2.00 m，平均0.48 m。

第②層，中粉質(zhì)壤土(Q4al)：該層在河道沿線兩側(cè)均有分布，灰黃色、灰褐色，可塑，有光澤反應(yīng)，干強度中等，韌性中等，無搖振反應(yīng)，局部夾薄層重粉質(zhì)壤土，一般層厚20～40 cm。層底埋深4.40～9.60 m，平均6.36 m，厚度2.90～9.30 m，平均5.88 m。壓縮系數(shù)為0.23 MPa-1，壓縮模量為6.80 MPa。

第③層，重粉質(zhì)沙壤土(Q4al)：該層在河道沿線樁號15+000～19+000，樁號29+000～29+851有分布，灰黃色為主，很濕，稍密，干強度低，韌性低，搖振反應(yīng)中等～迅速，局部夾薄層粉砂。層底埋深6.50～8.30 m，平均7.44 m，厚度0.90～3.20 m，平均1.67 m。壓縮系數(shù)為0.19 MPa-1，壓縮模量為10.20 MPa。

第④層，細砂(Q4al)：該層在河道沿線均有分布，灰黃色，飽和，稍密-中密，主要成分有石英、長石及少量暗色礦物成分組成,分選性好,磨圓度差，局部夾薄層中砂。層底埋深8.00～13.80 m，平均10.74 m。厚度1.00～7.10 m，平均3.75 m。壓縮系數(shù)為0.15 MPa-1，壓縮模量為12 MPa。

第⑤層，中砂(Q4al)：該層在河道沿線均有分布，灰黃色，飽和，中密—密實，主要成分有石英、長石及少量暗色礦物組成，分選性好，磨圓度差，局部夾薄層細砂。該層未揭穿，揭露最大厚度7.00 m。壓縮系數(shù)為0.09 MPa-1，壓縮模量為16 MPa。

3.2.2 各層土的滲透性評價

第②層，中粉質(zhì)壤土(Q4al)：該層在河道沿線兩側(cè)均有分布，灰黃色、灰褐色，可塑，有光澤反應(yīng)，干強度中等，韌性中等，無搖振反應(yīng)，局部夾薄層重粉質(zhì)壤土，一般層厚20～40 cm。層底埋深4.40～9.60 m，平均6.36 m，厚度2.90～9.30 m，平均5.88 m。垂直滲透系數(shù)為3.52 cm/s。

第③層，重粉質(zhì)沙壤土(Q4al)：局部夾薄層粉砂。層底埋深6.50～8.30 m，平均7.44 m，厚度0.90～3.20 m，平均1.67 m。垂直滲透系數(shù)為3.21cm/s。

第④層，細砂(Q4al)：局部夾薄層中砂。層底埋深8.00～13.80 m，平均10.74 m。厚度1.00～7.10 m，平均3.75 m。垂直滲透系數(shù)為3.00 cm/s。

第⑤層，中砂(Q4al)：局部夾薄層細砂。該層未揭穿，揭露最大厚度7.00 m。垂直滲透系數(shù)為1.50 cm/s。

3.2.3 各土層的承載力評價

第②層，中粉質(zhì)壤土(Q4al)：該層在河道沿線兩側(cè)均有分布，灰黃色、灰褐色，可塑，有光澤反應(yīng)，干強度中等，韌性中等，無搖振反應(yīng)，局部夾薄層重粉質(zhì)壤土，一般層厚20～40 cm。層底埋深4.40～9.60 m，平均6.36 m，厚度2.90～9.30 m，平均5.88 m。該土層承載力標(biāo)準值fk=150 kPa。

第③層，重粉質(zhì)沙壤土(Q4al)：局部夾薄層粉砂。層底埋深6.50～8.30 m，平均7.44 m，厚度0.90～3.20 m，平均1.67 m。該土層承載力標(biāo)準值fk=160 kPa。

第④層，細砂(Q4al)：局部夾薄層中砂。層底埋深8.00～13.80 m，平均10.74 m。厚度1.00～7.10 m，平均3.75 m。該土層承載力標(biāo)準值fk=180 kPa。

第⑤層，中砂(Q4al)：局部夾薄層細砂。該層未揭穿，揭露最大厚度7.00 m。該土層承載力標(biāo)準值fk=340 kPa。

3.2.4 地下水腐蝕性評價

地下水對建筑物基礎(chǔ)(或混凝土)無腐蝕性，對建筑物鋼筋無腐蝕性。

3.2.5 地震效應(yīng)評價

此工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g；相當(dāng)于地震烈度Ⅷ度。

3.2.6 土層的滲透變形評價

勘察區(qū)巖性分為填土、中粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)沙壤土、細砂、中砂三類，均為細粒土。堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)；堤基滲透變形為流土問題；根據(jù)河道沿線兩側(cè)的地形和地貌分布狀況，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)及土的物理力學(xué)性質(zhì)，按《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》，此工程均為C類堤基。基本不存在抗?jié)B問題和特殊土引起的問題，但場地內(nèi)存在液化土層問題。

根據(jù)土的物理力學(xué)指標(biāo)，結(jié)合相近工程類比，提出各有關(guān)土層的開挖邊坡建議值見表2。

表2 各巖土層有關(guān)參數(shù)建議值一覽表

4 工程水文地質(zhì)條件評價結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

一是從場地周圍地形、地貌、地質(zhì)環(huán)境和各勘探孔地質(zhì)情況看，場區(qū)內(nèi)無巖溶、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用。各勘探孔在勘探深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的地下埋藏物。亦無活動斷裂與活動地裂通過，對擬建工程是適宜的。河道左岸和右岸堤防大部分處于無堤狀態(tài)，左岸有堤段累計總長度約5.70 km，有被破壞和雨水沖蝕現(xiàn)象，堤頂寬度不超過3 m。右岸有堤段累計總長度約0.65 km，也有被破壞和雨水沖蝕現(xiàn)象，堤頂寬度不超過3 m。河道兩岸基本失去堤防功能，建議進行新建堤防或加固，并對河道邊坡進行加固。二是此區(qū)地處黃河沖積平原的中上部，由黃河故道和泛流平地組成，屬平原地形，地勢由西南向東北傾斜。地勢總特點是西南高、東北低，地面高程68.20～74.60 m，地形略有起伏?？辈靺^(qū)地層分布相對比較穩(wěn)定，變化相對較小，無特殊類土；地層巖性從上至下為中粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)沙壤土、砂土，滲透性等級屬弱透水。三是根據(jù)中國季節(jié)性凍土標(biāo)準凍深線圖，勘察區(qū)標(biāo)準凍土深度為0.40 m。四是根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，場區(qū)的地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)，設(shè)計基本地震峰值加速度值為0.20 g，地震動反應(yīng)譜特征周期值0.45 s。綜合判定本場地為輕微、中等液化場地。五是勘察期間，地下水位受河流影響，地下水位埋深受河流的影響，流域內(nèi)穩(wěn)定水位埋深2.70～9.00 m，平均5.50 m，地下水位標(biāo)高65.53 m左右。主要接受大氣降水、引黃渠道滲漏補給，其次為農(nóng)田灌溉回滲補給、河流滲漏補給和側(cè)向徑流補給——地下水自西南向東北徑流，根據(jù)河道兩側(cè)5件地下水水質(zhì)分析成果，工程區(qū)地下水化學(xué)類型為HCO3·SO4·Cl～K·Na·Ca型水、SO4·Cl～K·Na·Ca型水、SO4·HCO3·Cl～K·Na型水、HCO3·SO4～K·Na·Mg型水、SO4·HCO3～K·Na·Ca型水，中性～弱堿性、硬水～特硬水。六是勘察區(qū)巖性分為填土、中粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)沙壤土、細砂、中砂三類，均為細粒土。堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)；堤基滲透變形為流土問題；根據(jù)河道沿線兩側(cè)的地形和地貌分布狀況，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)及土的物理力學(xué)性質(zhì)，按《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》，此工程均為C類堤基?；静淮嬖诳?jié)B問題和特殊土引起的問題，但場地內(nèi)存在液化土層問題。七是天然建筑材料筑堤土料儲量滿足設(shè)計要求，該料場土料的黏粒含量、塑性指數(shù)和滲透系數(shù)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。砂料、石料需外購，其質(zhì)量符合規(guī)范要求，儲量滿足設(shè)計要求。

4.2 建議

①綜合治理東孟姜女河流域，治理范圍內(nèi)河道長度18.66 km,治理內(nèi)容為河道主槽清淤，河道邊坡加固，河道兩岸堤防新建與加固。②此報告僅供初步設(shè)計時使用?？碧近c間距500 m，不可能解決堤防沿線所有工程地質(zhì)問題，施工中如果出現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象，必須進行施工勘察。③勘察單位須參加與地質(zhì)有關(guān)的工程驗收及工程質(zhì)量檢查。④對清淤區(qū)土方進行施工勘察，進一步查清符合筑堤土料的儲量，以便有計劃地在河道兩側(cè)取土筑堤，在河道兩側(cè)取土筑堤前，也應(yīng)進行施工勘察，以確保其質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。⑤河道兩岸基本失去堤防功能，建議進行新建堤防或加固，并對河道邊坡進行加固。